Il ruolo del Fog Computing nell'Internet of Things - iottoday.eu
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Il ruolo del Fog
Computing
nell’Internet of
Things
iottoday.eu
L’impetuosa scalata
dell’IoT nel mondo indu-
striale ha generato un’in-
credibile mole di dati.
Per una loro gestione sempre più precisa è necessario affi-
darsi al Fog Computing, un’architettura di rete appositamen-
te pensata per l’IoT. Vediamo di cosa si tratta e perché è de-
stinata a subentrare al Cloud
2
Indice
0.1 Cos’è il Fog Computing 0.5 Vantaggi e svantaggi del Fog
Computing
0.2 Fog Computing e Cloud Com-
puting: le differenze 0.6 Il ruolo futuro del Fog Com-
puting nell’IoT
0.3 Fog Computing ed Edge Com-
puting: le differenze 0.7 Conclusione
0.4 Come sfruttare il Fog Com-
puting?
3
L’Internet of Things sta permetten-
do alle aziende di collegare, come
mai prima d’ora, diversi strumenti e
macchine in modo rapido ed efficace.
Questo è possibile anche grazie ad architetture Cloud estremamente innovative che riesco-
no a organizzare enormi quantità di Gigabyte di dati ogni giorno.
Per fare in modo che la valutazione e l’organizzazione di questi dati sia sempre impeccabile
ci sono diversi strumenti ad alta tecnologia. Tra questi compare il Fog Computing, un siste-
ma in grado di coordinare l’intero flusso di dati e facilitare l’archiviazione degli stessi.
Ma cos’è il Fog Computing? E perché è così importante per le Smart Factory?
La prima grande azienda a parlare di Fog Computing è stata la Cisco, leader mondiale nelle
soluzioni di rete. “Fog” in inglese significa “nebbia”, ed è una definizione facilmente affian-
cabile a quella di “Cloud”, nuvola. Cosa differenzia le due soluzioni? Semplice, la nuvola sta
in alto, ed è l’ultimo step di archiviazione dei dati, mentre la nebbia si materializza più in
basso, a metà strada tra le macchine e la nuvola stessa.
Ecco perché, semplificando, il Fog Computing potrebbe manifestarsi come la soluzione
intermedia tra la macchina e la nuvola. Un posto dove i dati arrivano, vengono analizzati,
elaborati, separati e poi inviati sul Cloud.
4
0.1
Cos’è il Fog Computing
Ecco quindi cos’è il Fog Computing: un’architettura di rete distribuita che collega gli stru-
menti e i macchinari IoT con il Cloud. Si tratta di una zona intermedia, composta da numero-
si mini data center decentralizzati, chiamati anche nodi di calcolo o nodi Fog.
I dati restituiti dalle macchine arrivano così nel Fog Computing; qui vengono analizzati e
smistati, dopodiché iniziano il loro viaggio verso il Cloud. Non tutti però, alcuni di questi dati
vengono indagati a livello locale, altri invece necessitano di analisi più elaborate e quindi,
prima di “salire verso la nuvola”, passano da un data center.
L’architettura di un Fog Computing si compone di tre livelli, chiamati anche layer.
Edge Layer. È il livello più basso, in cui sono inseriti
tutti i dispositivi intelligenti, ovvero quelli dotati di
tecnologia IoT. I dati ottenuti da questi dispositivi
possono essere analizzati in loco, cioè direttamente
dal dispositivo (in questo caso si parla di Edge Com-
puting) oppure inviati al nodo Fog di competenza, e
quindi al livello successivo.
Fog layer. È il secondo livello. Qui ci sono potenti
L’architettura di server a cui arrivano i dati inviati dall’Edge layer. I
un Fog Compu- dati vengono elaborati e caricati sul Cloud.
ting si compone
Cloud layer. È il livello finale, la nuvola più alta dove
di tre livelli, chia- i dati vengono definitivamente archiviati oppure
mati anche layer analizzati con ancora più attenzione.
5
0.2
Fog Computing e
Cloud Computing:
le differenze
La differenza più importante tra Fog Compu-
ting e Cloud Computing è relativa al luogo in
cui i dati vengono elaborati.
Se il Cloud Computing si avvale di data center
centralizzati, il Fog Computing invece elabora
i dati a livello intermedio.
All’interno di una Smart Factory, dove vengo-
no analizzati una numerosa quantità di dati, il
Cloud Computing si rivela spesso una via ope-
rativa imperfetta.
Per via dell’elaborazione centralizzata tutti i
terminali e tutti i sensori comunicano con lo
stesso Cloud Computing, con tempi di elabo-
razione e risposta molto lunghi.
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In questo modo il monitoraggio costante, fiore all’occhiello dell’azienda intelligente, crea
una grande quantità di dati che però non riesce a essere analizzata e valutata in modo
efficace e immediato.
Ecco perché diventa fondamentale scegliere la strada del Fog Computing. Con questa
soluzione i flussi di dati vengono redistribuiti tra diversi nodi Fog, gestiti centralmente dal
Cloud. Ne consegue una riduzione dei tempi di latenza (tempi di attesa per avere risposta)
e un flusso più alleggerito di dati verso il Cloud.
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0.3
Fog Computing ed Edge
Computing: le differenze
Un altro concetto importante legato al Fog Computing è
quello di Edge Computing. Cosa significa? “Edge” è un ter-
mine inglese dal significato di “bordo”, e riguarda la possibi-
lità di elaborare i dati in modo decentralizzato. Ciò è reso
possibile dai dispositivi intelligenti, ovvero dotati di tecno-
logia IoT, che grazie a dei micro controllori elaborano i dati
principali e comunicano con altri sensori IoT. In questo modo
si verifica una prima elaborazione al confine della rete, ossia
al bordo.
Tale soluzione permette di eliminare le problematiche relati-
va a una gestione centralizzata dei dati (Cloud).
Come abbiamo accennato precedentemente il Cloud com-
Edge Computing. porta dei tempi di latenza lunghissimi: i dispositivi inviano
Cosa significa? i dati al Cloud centralizzato e si mettono in coda prima per
comunicare i dati e successivamente per attendere la rispo-
“Edge” è un termi-
sta elaborata. Un contesto che poco si sposa con la mission
ne inglese dal della Smart Factory, ossia l’ottimizzazione di tutto il pro-
significato di cesso di Data Analysis e la risposta immediata a eventuali
“bordo” malfunzionamenti.
80.4
Come sfruttare il Fog
Computing?
All’interno delle Smart Factory, dove la gran parte dei mac-
chinari e della strumentazione è collegata da tecnologie IoT,
l’esigenza primaria è quella di ridurre al minimo i tempi di
latenza. I macchinari di produzione, per esempio, generano
continuamente un flusso di dati da elaborare il più rapidamen-
te possibile. Il Fog Computing viene così in soccorso di realtà di
questo tipo. Velocità nell’elaborazione, analisi in tempo reale,
monitoraggio dei dati costante: ecco le principali motivazioni
che dovrebbero spingere le fabbriche intelligenti a implemen-
tare il Fog Computing nei propri processi.
Ma i campi di applicazione di questa tecnologia sono veramen-
te infiniti. Tra i più importanti rileviamo le cosiddette “Con-
nected Car”, le autovetture connesse del futuro. Per avere
un’efficacia totale questi prototipi dovranno essere in grado di
interagire con l’ambiente circostante in tempo reale.
Analizzare nel dettaglio il loro funzionamento è molto interes-
sante. La tecnologia di base sviluppata sulle automobili con-
nesse è la V2X, acronimo di “Vehicle-to-Everything”. Questa
soluzione consentirà loro di comunicare con la rete di trasporti,
con altre autovetture connesse, con un pedone o con l’intera
infrastruttura stradale. È chiaro che una soluzione Cloud non
sarebbe in grado di supportare la necessità di una comunica-
zione rapida e istantanea dei dati. Per questo motivo le “Con-
nected Car” si dovrebbero avvalere del supporto di sistemi di
Fog Computing, in modo da processare rapidamente la mole
di dati che arriva dal dispositivo connesso (la macchina stessa).
9Un altro ambito nel quale il Fog Computing diventerà estremamente apprezzato è la vi-
deosorveglianza. L’intero apparato di videosecurity macina quotidianamente una mole
esorbitante di dati, circa 1 TeraByte al giorno. Si tratta di un numero esagerato di dati che è
bene analizzare ed elaborare nel minor tempo possibile. In caso contrario la segnalazione
di un furto, di un’intrusione o di un incendio non verrebbe comunicata in tempo necessario
per prendere contromisure. Con il Fog Computing le analisi vengono dirottate non sul Cloud
centralizzato ma sui nodi Fog, in modo che l’intero processo di elaborazione dati possa es-
sere il più agile possibile.
Infine tra i campi di applicazione ideali del Fog Computing compare la gestione della rete
elettrica smart. Questo innovativo sistema di distribuzione energetico si basa su un modello
reticolare estremamente dinamico. La gestione della rete elettrica viene valutata in base alla
restituzione dei dati in tempo reale. In questo modo è possibile ridurre la produzione quan-
do non è necessaria e, in caso contrario, aumentarla quando vi è l’esigenza. Per poter rispon-
dere in maniera adeguata è ovviamente obbligatorio avvalersi di una valutazione real time
dell’effettivo consumo elettrico, e non c’è niente di più indicato che un’infrastruttura di Data
Analysis basata sulla soluzione di Fog Computing.
100.5
Vantaggi e svantaggi del
Fog Computing
Il Fog Computing presenta solamente vantaggi? Al momento no, ci sono ancora delle situa-
zioni da perfezionare che sicuramente verranno migliorate nel futuro. Per meglio capire gli
ambiti in cui questa soluzione può dimostrarsi vincente proviamo a elencare vantaggi e
svantaggi del Fog Computing.
Vantaggi
Sicurezza dei dati: questo è uno dei Dati disponibili offline: con il Fog
principali vantaggi del Fog Compu- Computing tutti i dati di tutti i dispo-
ting. I dati infatti usufruiscono del sitivi collegati con intelligenza arti-
beneficio di essere pre-elaborati dal- ficiale sono disponibili e valutabili
la rete locale. Da ciò ne deriva la pos- anche offline.
sibilità di conservarli direttamente in
azienda oppure inviarli verso il cloud Agilità: il Fog Computing è un si-
criptati o legati dall’anonimato. stema scalabile. Il punto focale è
un’infrastruttura centralizzata ma i
Traffico in rete ridotto: grazie al nodi Fog possono essere aumentati
Fog Computing la comunicazione tra costantemente.
dispositivi IoT e Cloud viene ridotta
sensibilmente e, di conseguenza, si
riduce il costo di rete.
Tempi di latenza minori: come già
ampiamente spiegato nel corso di
questo eBook i tempi di latenza di-
minuiscono sensibilmente. Da qui
ne consegue una maggiore accelera-
zione dei processi decisionali e delle
analisi automatizzate.
11Svantaggi
Più investimenti in sicurezza: se è Più costi di hardware: riducendo-
vero che il Fog Computing permette si il traffico dispositivo IoT-Cloud si
di inviare al Cloud dati anonimi o riducono i costi di rete, ma devono
criptati, allo stesso tempo l’enorme essere aumentati i costi di hardware.
flusso di dati che resta in azienda Incrementandosi il traffico locale,
richiede degli sforzi economici su- inevitabilmente deve essere poten-
periore per mantenere la sicurezza. ziato l’hardware per consentire una
Il motivo è semplicemente relativo maggiore elaborazione e gestione
all’aumentato rischio di subire i co- dei dati.
siddetti attacchi “man in the middle”,
situazioni in cui la comunicazione tra
dispositivi viene intercettata.
Ogni dispositivo risponde per se
stesso: da una parte è vero che i
Bassa protezione da usi impropri: tempi di latenza sono minori e che,
purtroppo il Fog Computing necessi- contestualmente, i dati possono
ta di affiancare ai dispositivi IoT dei essere analizzati anche offline. Ma a
sistemi di controllo al margine della questi due vantaggi si contrappone
rete, per evitare malfunzionamenti la natura settoriale dei dati raccolti
e usi impropri. Anche in questo caso dai dispositivi IoT: ognuno di questi
si determina un aumento dei costi di restituisce e processa solamente i
gestione. dati che ha raccolto, senza prevedere
un’integrazione con altri dispositivi.
120.6
Il ruolo futuro del Fog
Computing nell’IoT
Il punto focale dell’importanza del Fog Computing nel mondo IoT è strettamente legato alla
crescente inadeguatezza del Cloud. L’IoT e le Smart Factory si promettono nel tempo di
raccogliere continuamente un’enorme quantità di dati, i quali non possono né essere ge-
stiti in modo centralizzato, né essere caricati sul Cloud in blocco. Se la Smart Factory vuole
veramente ottimizzare ogni processo decisionale e rendere sempre più agile l’analisi e la
valutazione dei dati, il supporto del Fog Computing diventa determinante. Una sua ap-
plicazione garantisce un Data Analysis in tempo reale e una conseguente risposta adeguata
del sistema.
I dati, oltretutto, sono destinati a crescere in modo vertiginoso con l’avviamento in Europa
del nuovo standard 5G, che consentirà una velocità di download di 10 Gbit/s. Nel settore
industriale sarà un’ulteriore rivoluzione che porterà le aziende a incrementare produttività
e rapidità di esecuzione. Secondo le stime il 5G sarà
in grado di diminuire il tempo di latenza fino a meno
di un millisecondo. Questa situazione potrebbe quin-
di favorire nuovamente il Cloud? Assolutamente no,
perché il problema risiede a monte, nel numero di
salti (hops) che un pacchetto dati deve fare per arri-
vare al Cloud, attraversando i diversi nodi della rete.
Il 5G quindi favorirà ancora le aziende che punteran-
no sul Fog Computing e ad assicurarlo sono anche
i dati restituiti dal “Congresso Mondiale del Fog
Questa situazione Computing” tenutosi nell’ottobre 2017 ma ancora
oggi affidabili. Secondo gli esperti entro il 2022 il
potrebbe quindi valore globale di questo mercato dovrebbe superare
favorire nuova- i 18 miliardi di dollari, con un aumento dei ricavi di
circa il 147%. I settori che verranno principalmente
mente il Cloud? abbracciati dal fogging sono l’industria, i trasporti, i
servizi pubblici e l’assistenza sanitaria.
13Conclusione
In conclusione possiamo affermare che la velocità di trasmissione dati consentita dal Fog
Computing è sicuramente di molto superiore rispetto al Cloud. Basti pensare che i dati raccol-
ti, inviati ed elaborati con questo sistema locale potrebbero diminuire la loro tempistica di
consegna di circa 10 volte. Allo stesso tempo però è innegabile affermare che i costi accessori
che derivano da una sua implementazione sono attualmente elevati.
La questione economica è al momento l’unico freno per stabilire se il Fog Computing sia la
soluzione migliore per le aziende. Ma di contro abbiamo una certezza: il Fog Computing è la
soluzione del futuro.
14Il ruolo del Fog Computing nell’Internet of Things iottoday.eu
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